5. Możliwości dostawy energii w mieście i gminie do roku 2020 · 2015-12-08 · energia wodna, energia wiatrowa, energia geotermalna, produkcja energii z biomasy, biogazu i biopaliw

Założenia do planu zaopatrzenia w ciepło, energię elektryczną i paliwa gazowe Miasta i Gminy Włoszczowa Rozdział 5

5. Możliwości dostawy energii w mieście i gminie do roku 2020

5.1. Analiza wykorzystania istniejących nadwyżek i lokalnych zasobów paliwi energii

Na podstawie uzyskanych informacji, w istniejących kotłowniach na terenie gminy niewystępują znaczące nadwyżki mocy i energii cieplnej, w dodatku paliwa potrzebne douzyskania ciepła są dostarczane na teren Gminy Włoszczowa z innych rejonów Polski, w związku z tym należy poszukiwać innych lokalnych zasobów paliw i energii.

Począwszy od roku 1990, a następnie od 1997 nastąpił znaczący postęp w dziedzinierozwoju i wdrażania projektów wykorzystujących odnawialne źródła energii, nie mniej w globalnej produkcji, w skali kraju nadal stanowią one zaledwie kilka procent. Udziałuenergetyki odnawialnej w bilansie ogólnym kraju, specjaliści zajmujący się odnawialnymiźródłami energii nie potrafią dobrze ocenić i istnieją różne dane na ten temat. Szacuje się, żeobecnie udział paliw pochodzących z odnawialnych źródeł energii w globalnym bilansiePolski wynosi od 2 do 5%. Instalacje i systemy wykorzystujące energię ze źródełodnawialnych już rzeczywiście działają, wykazując coraz częściej nie tylko swoją dobrąwydajność i efektywność energetyczną lecz także konkurencyjność wobec tradycyjnychrozwiązań i niepodważalny prym w poszanowaniu praw środowiska naturalnego.

Wdrażaniem strategii wykorzystania odnawialnych źródeł energii powinny byćzainteresowane władze i samorządy lokalne na szczeblu gminy, które podejmują równieżdecyzje o zagospodarowaniu przestrzennym i zajmują się niektórymi problemami związanymiz ochroną środowiska.

W związku z powyższym, w „Założeniach do planu zaopatrzenia...” należy równieżrozważyć możliwości wykorzystania odnawialnych źródeł energii. Wynika to z zapisówUstawy „Prawo Energetyczne” oraz może się przyczynić do obniżenia kosztów energiicieplnej i ograniczenia emisji zanieczyszczeń w gminie, co jest szczególnie ważne dlaochrony środowiska w Gminie Włoszczowa.

Na rynku alternatywnych źródeł energii tzw. odnawialnych wyróżnić można kilkazasadniczych grup:

energia słoneczna, energia wodna, energia wiatrowa, energia geotermalna, produkcja energii z biomasy, biogazu i biopaliw.Ze względu na to, że są to nowe i nie zawsze jeszcze dobrze znane źródła, poniżej

przedstawiono krótką charakterystykę, każdego z rodzajów źródeł odnawialnych.

5.1.1. Energia promieniowania słonecznegoEnergia promieniowania słonecznego jest najbardziej atrakcyjną z punktu widzenia

ekologii energią odnawialną. Wykorzystanie energii promieniowania słonecznego niepowoduje żadnych efektów ubocznych, żadnych szkodliwych emisji, żadnego zubożenia jejzasobów naturalnych.

Położenie geograficzne Polski charakteryzuje ścieranie się różnych frontówatmosferycznych, w tym dwóch głównych Atlantyckiego i Kontynentalnego, co w efekciepowoduje częste zachmurzenia. Zimą temperatury powietrza są niskie i wieją wiatry. Rocznagęstość strumienia promieniowania słonecznego na płaszczyznę poziomą waha się w granicach 950 - 1150 kWh/m2. Średnie usłonecznienie, czyli liczba godzin słonecznych

71


wynosi 1600 w ciągu roku. Wartość maksymalna usłonecznienia występuje w Gdyni i wynosi1671 h/a, a wartość minimalna występuje w Katowicach i jest równa 1234 h/a. Sytuacja ta jestw dużej mierze związana z dużym zanieczyszczeniem środowiska naturalnego. Warunkimeteorologiczne charakteryzują się bardzo nierównomiernym rozkładem promieniowaniasłonecznego w czasie cyklu rocznego. Otóż 80% całkowitej rocznej sumy nasłonecznieniaprzypada na sześć miesięcy sezonu wiosenno - letniego, od początku kwietnia do końcawrześnia. W najcieplejszych miesiącach strumień energii promieniowania słonecznegodocierającego do powierzchni ziemi może być kilkanaście razy większy, niż strumień energiidocierającej w miesiącach zimowych. Jednocześnie gęstość strumienia promieniowaniasłonecznego charakteryzuje się dużymi wahaniami w krótkich przedziałach czasu (zmianydobowe).

Rys.5.1. Energia promieniowania słonecznego możliwa do wykorzystania

Rozważając bezpośrednie formy wykorzystania energii promieniowania słonecznegonależy wspomnieć o dwóch podstawowych metodach konwersji promieniowania słonecznegow energię użyteczną i systemach, w których są one wykorzystywane i zalecane do stosowaniaw warunkach polskich. Są to:

konwersja fototermiczna, zwana też cieplną, w której zachodzi przemiana energiipromieniowania słonecznego w ciepło, wykorzystywana w systemach aktywnych z płaskimi kolektorami słonecznymi i rozwiązaniach pasywnych, tzw. architekturasłoneczna;

konwersja fotoelektryczna, zwana też fotowoltaiczną, w której zachodzi przemianaenergii promieniowania słonecznego w energię elektryczną, wykorzystywana w systemach z modułami ogniw fotowoltaicznych.

Systemy aktywne z płaskimi kolektorami słonecznymi (cieczowe) zalecane są dostosowania w systemach podgrzewania wody użytkowej. Jeżeli słoneczny system grzewczyjest dobrze zaprojektowany może on w skali całego roku sprostać około 60-65% wymagańgrzewczych użytkownika. Przy sezonowym, letnio - wiosennym, działaniu systemusłonecznego wspomniany udział jest znacznie wyższy i w najcieplejszych miesiącach letnich

72


może wynosić powyżej 90%. W niektórych sezonowych zastosowaniachniskotemperaturowych np. w rolnictwie, rekreacji, a zwłaszcza w odkrytych basenachkąpielowych, udział energii promieniowania słonecznego może wynosić nawet 100%.

Na obszarze Gminy Włoszczowa energia promieniowania słonecznego możliwa dowykorzystania wynosi od 1000 do 1050 kWh/m2a (rys.5.1) i należy do średnich wartości dlaobszaru Polski. Uwzględniając sprawność kolektorów słonecznych, można przyjąć, że średniawydajność cieplna typowych płaskich cieczowych kolektorów słonecznych w warunkachgminy jest rzędu 350450 kWh/m2a. Możliwości wykorzystania energii promieniowaniasłonecznego na terenie Gminy Włoszczowa opisano w punkcie 5.1.7 niniejszegoopracowania.

5.1.2. Energia wód śródlądowych Rozpatrując możliwości wykorzystania energii wód śródlądowych wyróżnia się małą

i dużą energetykę. Rozwój dużej energetyki wodnej jest związany z potrzebami systemuelektroenergetycznego państwa, natomiast rozwój małej energetyki ma charakter lokalny.Energetyczne zasoby wodne Polski są niewielkie ze względu na niekorzystnie rozłożoneopady, dużą przepuszczalność gruntu i niewielkie spadki terenu. Potencjał rzek polskich jestobecnie wykorzystywany jedynie w około 13%, z czego 90% stanowi duża energetyka wodna.

Rola małych elektrowni wodnych (MEW) jako odnawialnych źródeł, może być ważna nietylko z punktu widzenia wytwarzania energii elektrycznej. Obiekty piętrzące małychelektrowni wodnych nie stanowią zagrożenia dla ekosystemów, a wręcz przeciwnie, mogąwpływać korzystnie na gospodarkę wodną i środowisko. Technologia małej energetykiwodnej obejmuje pozyskiwanie energii z cieków wodnych, przy czym maksymalną moczainstalowaną w pojedynczej lokalizacji określa się na 5 MW, w rzeczywistości większośćelektrowni ma moc zainstalowaną rzędu kilkuset kW.

Tradycje polskie w wykorzystaniu energii wodnej są znaczne. W okresie powojennymenergetyka wodna zaspakajała około 30% całkowitego zapotrzebowania na energię w kraju.Na przełomie lat 70-tych i 80-tych ówczesne ministerstwo Energetyki i Energii Atomowejstworzyło warunki do rozwoju Małej Energetyki Wodnej. „W celu zapewnienia jaknajszerszego wykorzystania zasobów wodno - energetycznych mniejszych rzek orazstworzenia uzupełniających źródeł zasilania w energię elektryczną” została wydana UchwałaRady Ministrów w sprawie rozwoju Małej Energetyki Wodnej (o mocy zainstalowanej do 5 MW). Uchwała ta umożliwiła budowę elektrowni wodnych zarówno przy już istniejącychurządzeniach piętrzących, jak i przy nowopowstających. Doprowadziła ona do modernizacjiistniejących siłowni wodnych (przebudowa na elektrownie wodne) i elektrowni wodnychzawodowych i przemysłowych, oraz przyczyniła się do uruchomienia produkcji urządzeńenergetycznych związanych z MEW. Możliwości wykorzystania energii rzek, płynących przezteren Gminy Włoszczowa opisano w punkcie 5.1.7 niniejszego opracowania.

5.1.3. Wykorzystanie energii wiatru Przydatność każdego źródła odnawialnego do celów energetycznych określana jest pod

względem jakościowym, głównie jako jego dostępność, oraz pod względem ilościowym w postaci parametrów charakterystycznych i ich zmienności w czasie. Dostępność w energetyce wiatrowej szacuje się na podstawie uporządkowanego wykresu prędkości(zależność prędkości wiatru od czasu występowania tej prędkości). Jednocześnie istotne jestokreślenie średniej i maksymalnej prędkości wiatru i ich udziału w skali roku, a także średnieji maksymalnej długości trwania ciszy oraz udziału w skali roku małych prędkości wiatru(mniejszych od 3 m/s). Zasoby energetyczne wiatru określa się także na podstawie rocznejenergii, którą można uzyskać z 1 m2 powierzchni śmigła omiatanego wiatrem. Rejony o korzystnych warunkach wiatrowych mają ten wskaźnik na poziomie większym niż

73


1000 kWh/m2a. Do rejonów uprzywilejowanych występowaniem silnych wiatrów (średniaroczna prędkość wiatru przekracza 4 m/s) zalicza się:

Wybrzeże, a szczególnie Pobrzeże Słowińskie i Kaszubskie (najlepsze warunki); Suwalszczyznę; Równinę Mazowiecką i środkowa część Pojezierza Wielkopolskiego; Beskid Śląski i Żywiecki; Dolina Sanu, od granic państwa do Sandomierza.Moc silnika wiatrowego zależy od gęstości powietrza, przekroju poprzecznego omiatanego

wiatrem śmigła i od trzeciej potęgi prędkości wiatru. W związku z tą ostatnią zależnościąoczywiste jest, że dominującym czynnikiem jest prędkość wiatru. Nawet przy względniemałych zmianach prędkości wiatru wahania mocy są znaczne. Przy dużych prędkościachwiatru moce silnika wiatrowego wzrastają gwałtownie. Oprócz dolnej granicy opłacalnościeksploatacji turbin wiatrowych (około 4 m/s – w zależności od wielkości turbiny) przyjmujesię również górną granicę wynoszącą około 25 m/s. W zależności od wielkości tychparametrów określić można celowość budowy siłowni wiatrowej, jej wielkość i charakter jejpracy. Należy dodać, że w zależności od rodzaju turbiny wiatrowej, a przede wszystkim od jejwysokości zainstalowania, istotna jest prędkość wiatru na danej wysokości nad terenem. W przypadku turbin wiatrowych małej mocy (rzędu kilku kilowatów) z reguły interesującajest prędkość wiatru średnio na wysokości 10 metrów na powierzchnią terenu, natomiast w przypadku dużych elektrowni wiatrowych średnio na wysokości 30 - 50 metrów lub corazczęściej nawet powyżej. Chcąc określić możliwość wykorzystania energii wiatru uwzględniasię również lokalizację i ukształtowanie terenu, w tym jego szorstkość i chropowatość, a takżesposób odbioru energii.

Energetyka wiatrowa stwarza warunki do rozwoju małej energetyki do zaspokojeniawłasnych lokalnych potrzeb jej producentów będących zarazem jej odbiorcami, jak i (przyodpowiednich warunkach wiatrowych) do wytwarzania tej energii w skali makro w celachkomercyjnych.

Gmina Włoszczowa znajduje się na obszarach o małych możliwościach pozyskiwaniaenergii z wiatru i inwestycje związane z budową elektrowni wiatrowych raczej nie sąopłacalne. Przykładowo, elektrownia wiatrowa (produkcji krajowej) o mocy 160 kW, kosztuje

420.000 PLN+VAT. Dla energii wiatru wynoszącej 500 kWh/m2a w rejonie Włoszczowy(rys.5.2) i powierzchni wirnika siłowni wiatrowej wynoszącej 380 m2 można uzyskać ok. 2100 MWh/a. Przy obecnej cenie energii elektrycznej, koszt samej elektrowni (bezkosztów eksploatacyjnych, gruntów, instalacji przyłączeniowej) zwróci się po ponad 15 latachod zakończenia inwestycji. Po uwzględnieniu wszystkich kosztów związanych z budową i eksploatacją elektrowni wiatrowej średni prosty okres zwrotu poniesionych nakładówfinansowych wynosi ponad 22 lata. Jeśli przyjmiemy, że żywotność elektrowni wiatrowej nieprzekracza 25 lat, przyjąć należy, że budowa elektrowni wiatrowej na terenie GminyWłoszczowa przy obecnych cenach nie jest opłacalna.

Niemniej w celu dokładnego oszacowania inwestycji związanej z energetyką wiatrową,niezbędne są badania zasobów energii wiatru w miejscu planowanej inwestycji oraz nawysokości zawieszenia wirnika turbiny wiatrowej, która dla nowoczesnych turbin o mocy 2 MW wynosi ok. 5070 m n.p.g. Nie jest więc całkowicie wykluczone, że na terenie GminyWłoszczowa brakuje możliwości rozwoju energetyki wiatrowej, konieczne są jednakindywidualne pomiary prędkości i kierunków wiatru.

74


Włoszczowa

Rys.5.2. Energia wiatru na wysokości 30 m n.p.g. i w terenie otwartym(badania z lat 1971-2000)

5.1.4. Energia wód geotermalnychNośnikiem energii geotermicznej w warunkach polskich jest gorąca woda, zwana wodą

geotermalną. Występujące na obszarze Polski wody geotermalne mogą być wykorzystywaneprzede wszystkim do celów grzewczych w miejskich i osiedlowych systemachciepłowniczych. Mogą być także efektywnie stosowane w rolnictwie, w przemyśle rolno -przetwórczym, oraz w turystyce i rekreacji.

Budowa systemów geotermalnych może być opłacalna w większych miejscowościach,gdzie możliwy jest odbiór ciepła o stałej mocy i dużej ilości. Preferuje to w pierwszejkolejności duże aglomeracje o dużej gęstości zabudowy z dobrze rozwiniętym systememciepłowniczym. Atrakcyjność budowy instalacji uwarunkowana jest wykonaniem otworówgeotermalnych, które zapewnią odpowiednio wysoki strumień wody o odpowiednio wysokiejtemperaturze. Z ogólnych badań geologicznych Polski wiadomo, że w wielu miejscach w kraju występują rozległe złoża wód geotermalnych (obszar od Szczecina poprzez Poznań,Łódź, Warszawę do Bydgoszczy). Znajdują się one na głębokościach od 700 do 2500 metrówJednak dopiero lokalne dokładne badania mogą dać odpowiedź, czy ich eksploatacja na skalęprzemysłową ma sens. Niekorzystne usytuowanie złoża może np. powodować koniecznośćwykonywania bardzo głębokich wierceń. Odbiór i zatłaczanie wód może wymagać wieluotworów, co będzie podrażało znacznie koszty inwestycyjne. Należy przy tym pamiętać, żewody geotermalne są często bardzo korozyjne, co powoduje konieczność budowy instalacji z najdroższych gatunków stali szlachetnych, jak również częstej odbudowy instalacji. Analiza opłacalności wykorzystania energii geotermalnej wymaga przeprowadzenia drogichbadań wielkości zasobów tej energii, jej usytuowania (głębokość zalegania warstw, skład

75


chemiczny wód geotermalnych, lokalne warunki geologiczne), jak i oceny fizycznej zdolnościzłoża do oddawania energii (głębokość, rozstaw, średnica otworów do odbioru i zatłaczaniawód). Dlatego też bez dokładnych danych o złożu nie można prowadzić żadnych analizopłacalność energetyki geotermalnej. Z tych też powodów cena ciepła uzyskanego z takiegosystemu jest wysoka. Prosty czas zwrotu SPBT dla tego typu inwestycji wynosi powyżej 20 lat, a koszt wytworzenia 1 GJ ciepła przekracza 60 PLN.

W systemach ciepłowniczych miejskich i osiedlowych, przy zbyt niskiej temperaturze wódgeotermalnych ich moc grzewcza jest wspomagana działaniem pomp ciepła. W celuzapewnienia niezawodności działania systemu ciepłowniczego stosuje się kotływspomagające na paliwa tradycyjne (gazowe, olejowe), które działają jako urządzeniaszczytowe. Kojarzenie w jednym systemie odnawialnych - geotermalnych i konwencjonalnych źródeł ciepła sprzyja racjonalizacji gospodarki energetycznej. Kotłyszczytowe mogą zapewniać dogrzanie wody sieciowej, podgrzanej wstępnie wodągeotermalną w wymienniku ciepła. Rozwiązanie takie umożliwia wykorzystanie istniejącejsieci ciepłowniczej oraz tradycyjnych grzejników centralnego ogrzewania w mieszkaniach.

Włoszczowa

Rys.5.3. Okręgi i subbaseny geotermalne na terenie Polski (w t.p.u./km2)

Wykorzystanie energii geotermalnej jako czystego ekologicznie źródła energii cieplnej jestwskazane w większych miejscowościach, w których kotłownie spalające paliwa węglowe sąszczególnie uciążliwe dla środowiska. Z ogólnie dostępnych danych wynika, że GminaWłoszczowa znajduje się w tzw. okręgu sudecko - świętokrzyskim (rys.5.3), jeżeli weźmie siępod uwagę zasoby w okręgach i prowincjach geotermalnych Polski. Obszar ten, o powierzchni ok. 39 tys. km2, z objętością wód geotermalnych zawartych w zbiornikachmioceńskich, kredowych, jurajskich i triasowych szacowaną na ok. 155 km3, a zasoby energii

76


cieplnej możliwej do odebrania z tych wód ocenia się na ok. 955 mln t.p.u., co daje średnio3,9 mln m3 wody/km2 i 26 tys. t.p.u./km2. Przedstawione wartość są niskimi w porównaniu dopozostałych okręgów geotermalnych.

Budowa ciepłowni geotermalnej w klasycznym rozwiązaniu tj. odwiert produkcyjny,wymienniki ciepła, odwiert chłonny, związana jest z problemem bardzo dużych nakładówfinansowych niezbędnych do poniesienia na etapie inwestycji. Koszty te są na tyle wysokie, żemając nawet na uwadze fakt niskich kosztów produkcji ciepła i stabilność ceny jednostkiciepła w przyszłości, wpływają one hamująco na rozwój geotermalnych źródeł ciepła.

Ze względu na wysokie koszty wykonania ciepłowni geotermalnej jak również ze względuna duże rozproszenie odbiorców ciepła i brak sieci ciepłowniczej, budowa ciepłownigeotermalnej nie jest opłacalna na terenie Gminy Włoszczowa.

5.1.5. Energia biomasyPod pojęciem biomasy wykorzystywanej do celów energetycznych rozumie się substancję

organiczną pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego. Biomasa występuje w postaci: drewna i jego odpadów, słomy, roślin „energetycznych”, osadów ściekowych podobnych do torfu, odpadów komunalnych zawierających makulaturę.

Włoszczowa

Rys.5.4. Możliwości pozyskania biomasy na terenie Polski (bez Parków Narodowych)

77


Z reguły biomasa przed wykorzystaniem jest poddawana odpowiedniemu przygotowaniu,lub wstępnemu przetworzeniu do postaci wygodniejszej do użycia.

Aspekty ekologiczne spalania biomasy wiążą się z faktem, że w procesie spalaniabiopaliwa emisja dwutlenku węgla równa jest pochłanianiu CO2 na drodze fotosyntezy w procesie odnawiania tych paliw. Natomiast aspekty ekologiczne związane z innymiformami przetwarzania biomasy są bardziej złożone. W przypadku wykorzystywania biogazumamy do czynienia z wykorzystaniem metanu i innymi gazami, które zwykle są wydalane w sposób niekontrolowany do otoczenia.

Biomasa może być wykorzystywana w zastosowaniach lokalnych, głównie dla terenówwiejskich, gdzie nie jest wymagany transport paliwa na większe odległości i magazynowaniew postaci rezerw. Rozwiązaniem dla obszarów wiejskich jest budowa niskoparametrowychlokalnych systemów ciepłowniczych zasilanych z kotłowni spalających biopaliwo tzn. słomębądź drewno. Wybór surowca podyktowany jest oczywiście specyfiką miejsca tj. bliskościąlasów, tartaku jeżeli rozpatrujemy spalarnię zrębków i odpadów drzewnych bądź dużymiobszarami uprawy zbóż, np. duże gospodarstwa rolne w przypadku spalarni słomy. Okreszwrotu nakładów poniesionych na modernizację indywidualnych źródeł (80 kW moc kotła naodpady drzewne oraz 65 kW moc nominalna kotła spalającego słomę) kształtują się napoziomie od 4 do 5 lat. Koszty jednostkowe w roku 2002 wahały się na poziomie 170220 zł/kW. Na rynku energetycznym, poza małymi kotłami niskoparametrowymi,proponowane są także zautomatyzowane instalacje kotłowe o mocy nominalnej rzędu od 0,5 do 5,5 MW. Źródła te adresowane są do małych osiedli o charakterze zabudowy miejskiejnp. byłych PGR bądź innych obszarów wiejskich lecz o zwartej zabudowie. W przypadkukotłowni zautomatyzowanych koszt inwestycyjny oczywiście jest znacznie wyższy i kształtuje się na poziomie 5001000 zł/kW. Spalanie biomasy w celach energetycznychwymaga stosowania kotłów specjalnej konstrukcji, o zwiększonych powierzchniach wymianyciepła i lepszym mieszaniem spalin przy dużych współczynnikach nadmiaru powietrza w trakcie spalania.

Możliwości wykorzystania biomasy do celów energetycznych na terenie GminyWłoszczowa zostały przedstawione w p.5.1.7.

5.1.6. Biogaz Materia organiczna w warunkach braku kontaktu z tlenem, pod wpływem działania

pewnych bakterii, przechodzi szereg procesów biochemicznych generując przy tym gazbogaty w metan, jako produkt metaboliczny fermentacji. Wydatek i jakość gazu powstającegoprzy fermentacji beztlenowej są zależne od rodzaju surowców pierwotnych i stopnia ichprzefermentowania, temperatury procesu, oddziaływań mechanicznych (mieszanie) orazczasu.

Jako surowce do produkcji biogazu wykorzystuje się min. odchody zwierząt hodowlanych(bydło, trzoda chlewna, drób) z domieszką słomy lub innych odpadków pochodzeniaroślinnego. Powstały gaz, w wyniku fermentacji gnojowicy, śmieci i ścieków, jest bogaty w metan, który stanowi o jego wartości energetycznej. Pozostała po procesie zgazowaniamasa pofermentacyjna stanowi cenny, wysokiej klasy nawóz. Jako surowce w produkcjibiogazu mogą być wykorzystywane także odpady komunalne na składowiskach śmieci orazścieki.

W związku z istniejącą na terenie Gminy Włoszczowa oczyszczalnią ścieków istniejąmożliwości pozyskiwania biogazu, który może być wykorzystany do wytwarzania energiielektrycznej. Wstępną analizę ilość energii elektrycznej wytworzonej z biogazuprzedstawiono w kolejnym punkcie opracowania.

78


5.1.7. Ocena możliwości wykorzystania odnawialnych źródeł energiina terenie gminy

Obecnie na terenie Gminy Włoszczowa nie są wykorzystywane odnawialne źródła energiido wytwarzania energii na szerszą skalę, dlatego gmina w tym kierunku ma duże możliwościrozwoju. Ze względu na charakter rolniczy obszarów gminy, w najbliższej perspektywie naterenie gminy mają szansę rozwoju instalacje wykorzystujące energię promieniowaniasłonecznego, biomasę oraz należy również rozważyć możliwości wykorzystania pomp ciepła.Poniżej przedstawione będą przykłady wykorzystania odnawialnych źródeł energii orazprognozowane koszty instalacji dla Gminy Włoszczowa.

Wykorzystanie energii promieniowania słonecznego na terenie gminy możnazrealizować w systemach fototermicznych do przygotowania ciepłej wody użytkowej.Dla Włoszczowy oraz pozostałych miejscowości gminy, zgodnie z danymizamieszczonymi w p.2.4, ocenia się usłonecznienie w ilości 1550 h/a, co odpowiada wartości ok. 1040 kWh/m2 (3744 MJ/m2) energii napromieniowania słonecznego w ciągu roku.Powyższe wartości należą do wysokich na obszarze Polski.

Instalacja kolektorów słonecznych dla przygotowywania ciepłej wody użytkowej w okresie letnim może być interesującą alternatywą w stosunku do rozwiązań tradycyjnych.

W poniższej tabeli 5.1 zamieszczono średnie koszty instalacji kolektorów słonecznych doprzygotowywania ciepłej wody użytkowej.

Średnia wydajność kolektorów słonecznych wynosi około 350450 kWh/m2a, natomiastroczne koszty obsługi i konserwacji wynoszą 3% kosztów całkowitych inwestycji.Przykładowy schemat instalacji słonecznej przedstawiono na rys.5.5.

Przewiduje się, że do roku 2020 ok. 7,5% energii potrzebnej na pokrycie zapotrzebowaniana ciepłą wodę użytkową dla mieszkańców, może pochodzić z energii promieniowaniasłonecznego. Zgodnie z takim założeniem przeprowadzono obliczenia kosztów instalacyjnychi eksploatacyjnych instalacji wykorzystujących promieniowanie słoneczne do przygotowaniaciepłej wody użytkowej. Wyniki prognozowanych obliczeń zamieszczono w tabeli 5.2.

Tabela 5.1. Średnie koszty (PLN) instalacji kolektorów słonecznych

Lp. Obiekt

Powierzchniakolektora

słonecznego[m2]

Koszturządzeń

Kosztwykonawstwa

VAT 7% odpoz.4

VAT 22% odpoz.5

Kosztcałkowity

1 2 3 4 5 6 7 8

2 Domjednorodzinny 6-9 10 000 1 500 700 330 12 530

3 Średni budynek(do 20 mieszkań) 90-120 35 000 3 000 2 450 660 41 110

4 Duży dom(do 50 mieszkań) 200-250 80 000 6 000 5 600 1 320 92 920

79


K o c io ³

p o je m n o œc io w yP o d g rze w a c z

o b ie g o w aP o m p a re g u la c y jn y

M o d u ³

M o d u ³p o m p o w y

T Tw zb io rc zeN a c zy n ie

Za w ó rb e zp ie c ze ñ stw a

K o le k to r s³o n e c zn y

N a c z y n i ew z b i o rc z e

M o d ułp o m p o w y

Z a w ó rb e z p i e c z eń s t w a

K o c i oł

P o d g rz e w a c zp o j e m n oś c i o w y

M o d ułre g u l a c y j n yP o m p a

o b i e g o w a

K o l e k t o r sł o n e c z n y

Rys.5.5. Schemat instalacji wykorzystującej promieniowanie słoneczne

Tabela 5.2. Przewidywane koszty instalacji systemów solarnych

Lp. Wyszczególnienie Ilość Jednostka1. Wartość energii na CWU dla mieszkańców obliczona na rok 2020 98498 GJ/a2. Wartość energii na CWU z kolektorów słonecznych 7387 GJ/a3. Średnia wydajność energetyczna kolektora słonecznego 1,44 GJ/m2

4. Potrzebna ilość m2 5130 m2

5. Średnia liczba m2 kolektora na instalację dla 3-5 osób 7 m2

6. Liczba instalacji 733 szt.7. Średni koszt instalacji dla domu jednorodzinnego 12530 PLN8. Średni koszt instalacji dla domu wielorodzinnego 41110 PLN9. Koszt wykonania instalacji dla domów jednorodzinnych

(95% wszystkich instalacji)8723 tys. PLN

10. Koszt wykonania instalacji dla domów wielorodzinnych (5% wszystkich instalacji)

1506 tys. PLN

11. Razem koszty wykonania wszystkich instalacji 10230 tys. PLN12. Roczne koszty eksploatacyjne (3% kosztów instalacyjnych) 306 tys. PLN13. Roczne koszty eksploatacyjne dla domu jednorodzinnego 397 PLN14. Roczne koszty eksploatacyjne dla domu wielorodzinnego 617 PLN

Wykorzystanie energii promieniowania słonecznego w Polsce rozwija się, pomimowysokich kosztów inwestycyjnych instalacji. Opłacalność całego przedsięwzięcia zależy odwielu czynników, a przede wszystkim od wielkości zasobów promieniowania słonecznego w danym miejscu. Innym ważnym czynnikiem warunkującym powodzenie całej inwestycjijest właściwy dobór słonecznego systemu grzewczego do obiektu, w którym ma być

80


zastosowany. W przypadku właściwie dobranej instalacji okres zwrotu poniesionychnakładów szacuje się na 814 lat, który wynika z uzyskiwanych w kolejnych sezonachoszczędności konwencjonalnego nośnika energii. Biorąc pod uwagę fakt, iż producencisystemów słonecznych oceniają żywotność całej instalacji na 2025 lat, to nawet bezpreferencyjnych kredytów opłacalność przedsięwzięcia jest możliwa. Jednak nie należyzapominać o tym, że wyliczenie ewentualnych zysków z wykorzystywania kolektorówsłonecznych, zależy wyłącznie od konkretnego indywidualnego systemu i nie powinno sięopierać na danych szacunkowych zamieszczanych w różnych źródłach.

Rachunek efektów kształtuje się inaczej, gdy uwzględni się ekologiczny aspektpozyskiwania energii słonecznej, co jest obecnie bardzo istotne. Nie jest wykluczone, żeeksploatacja niskich kominów węglowych w regionach uznanych za atrakcyjne pod względemprzyrodniczym, zostanie opodatkowana. Zastępowanie kolektorami słonecznymi paliwkopalnych, z których energia jest uzyskiwana w procesie spalania, redukuje emisjęszkodliwych gazów i pyłów. Roczna eksploatacja instalacji słonecznej z kolektorami o powierzchni 68 m2, która wspomaga grzejnictwo, przynosi oszczędności w postacipowstrzymania emisji ok. 11,5 tony CO2 i SO2.

Wykorzystanie słomy jako paliwa do systemów ciepłowniczych ma duże możliwościperspektywiczne. Według uzyskanych informacji, może być rozważane wykorzystaniejako paliwa, słomy z 4750 ha powierzchni zasiewów zbóż (zakłada się równieżzagospodarowanie nieużytków) z terenów gminy. Przeciętna masa słomy z 1 ha to 3,5tony. Współczynnik pozyskania słomy jako paliwa przyjęto w wysokości 45 - 55%.Możliwości pozyskania słomy jako paliwa z Gminy Włoszczowa wynoszą około 8,6tys. ton rocznie i w ciągu najbliższych lat utrzymają się na tym samym poziomie.Przyjmując, że wartość opałowa słomy wynosi 14 MJ/kg oraz, że sprawność kotła wynosi 8085%, a także, że roczny czaswykorzystania mocy szczytowej wynosi 2 000 godzin (centralne ogrzewanie), rocznąprodukcję ciepła z ciepłowni opalanej słomą można oszacować na ok. 100 TJ, a jej szczytową moc naok. 14,0 MW. Taka produkcja ciepła przewyższa potrzeby cieplne każdego sołectwa naterenie Gminy Włoszczowa. Docelowo należałoby rozważać możliwości budowykotłowni o mniejszych mocach rzędu kilkudziesięciu czy kilkuset kW. Roczne zużycie paliwa(słomy) w takim przypadku wyniosłoby ok. 285 ton. W tablicy 5.3 oraz 5.4 zestawionooszacowane wartości nakładów inwestycyjnych i kosztów eksploatacyjnych dlaciepłowni 14 MW oraz dla ciepłowni o mocy 0,5 MW. Wyznaczono orientacyjny kosztprodukcji ciepła.

Uzyskany w wyniku bardzo uproszczonej analizy ekonomicznej jednostkowy kosztprodukcji ciepła jest porównywalny z kosztem produkcji ciepła przy zastosowaniu innychtechnologii. Koszt ten został wyznaczony przy przyjęciu optymistycznych założeń odnośniewartości opałowej słomy i kosztów jej pozyskania. Przyjęta wartość opałowa słomy w wysokości 14,0 MJ/kg jest wartością maksymalną, która występuje w pierwszym okresie pozbiorze, następnie w trakcie składowania wartość opałowa spada. Można przyjąć, żeśrednioroczna wartość opałowa osiągnie 12 MJ/kg. W takim przypadku cena jednostkowaciepła wzrośnie do ok. 28 PLN. Przyjęta w obliczeniach cena jednostkowa słomy w wysokości 85 PLN/tonę może być prawdziwa w okresie 1 - 2 lat od czasu uruchomieniaciepłowni. Gdy pojawi się możliwość stałej jej sprzedaży ceny mogą się podnieść. Na kosztciepła wpływa również ilość zatrudnionych pracowników. Przyjęta w obliczeniach liczba

81


osób, obejmuje zarówno osoby związane z obsługą kotłowni jak i osoby pracujące sezonowoprzy skupie, transporcie, prasowaniu i magazynowaniu słomy.

Tabela 5.3. Oszacowanie nakładów inwestycyjnych i kosztów eksploatacyjnychciepłowni o mocy 14 MW opalanej słomą zbóż

Lp. Wyszczególnienie Wartość Jednostka1. Powierzchnia zasiewów zbóż w gminie 4750,0 ha2. Masa słomy możliwej do pozyskania do celów energetycznych 9143,75 t/a3. Roczna produkcja ciepła 102410,0 GJ/a4. Możliwa moc kotłowni 14,2 MW5. Koszt inwestycji 8249,7 tys. PLN6. Koszt zakupu, transportu i przygotowania słomy 777,2 tys. PLN7. Roczne koszty wynagrodzeń itp. 168,0 tys. PLN8. Koszty konserwacji bieżącej (3% kosztów inwestycyjnych) 247,5 tys. PLN9. Roczny koszt energii elektrycznej, wody itp. 120,3 tys. PLN10. Inne koszty (5% od poz.1,2,3 i 4) 65,7 tys. PLN11. Koszty produkcji ciepła bez uwzględnienia kosztów

finansowych inwestycji. 1378,7 tys. PLN

12. Jednostkowy koszt produkcji ciepła bez uwzględnieniakosztów finansowych inwestycji PLN/GJ 13,5 PLN

13. Koszty finansowe (kredyt 15 lat, 7%) 905,3 tys. PLN14. Koszty produkcji ciepła z uwzględnieniem kosztów


15. Jednostkowy koszt produkcji ciepła z uwzględnieniem kosztówfinansowych inwestycji PLN/GJ 22,3 PLN

Tabela 5.4. Oszacowanie nakładów inwestycyjnych i kosztów eksploatacyjnychciepłowni o mocy 500 kW opalanej słomą zbóż

Lp. Wyszczególnienie Wartość Jednostka1. Wymagany areał zasiewów zbóż 148,44 ha2. Masa słomy potrzebnej do wytworzenia zadanej energii 285,74 t/a3. Roczna produkcja ciepła 3600,35 GJ/a4. Możliwa moc kotłowni 0,50 MW5. Koszt inwestycji 240,02 tys. PLN6. Koszt zakupu, transportu i przygotowania słomy 22,86 tys. PLN7. Roczne koszty wynagrodzeń itp. 24,00 tys. PLN8. Koszty konserwacji bieżącej (3% kosztów inwestycyjnych) 7,20 tys. PLN9. Roczny koszt energii elektrycznej, wody itp. 4,03 tys. PLN10. Inne koszty (5% od poz.1,2,3 i 4) 2,32 tys. PLN11. Koszty produkcji ciepła bez uwzględnienia kosztów


12. Jednostkowy koszt produkcji ciepła bez uwzględnieniakosztów finansowych inwestycji PLN/GJ 16,78 PLN

13. Koszty finansowe (kredyt 15 lat, 7%) 26,31 tys. PLN14. Koszty produkcji ciepła z uwzględnieniem kosztów


15. Jednostkowy koszt produkcji ciepła z uwzględnieniem kosztówfinansowych inwestycji PLN/GJ 24,09 PLN

Uwzględniając stosunkowo wysokie koszty inwestycyjne należy stwierdzić, żekonkurencyjność ciepłowni opalanej słomą jako źródła ciepła dla systemu ciepłowniczegoprzy obecnych uwarunkowaniach ekonomicznych nie jest wysoka. Jednak mając na uwadzemodernizację istniejących kotłowni oraz przede wszystkim aspekty ekologiczne inwestycji,budowę kotłowni opalanej słomą można uznać za atrakcyjną dla regionu. Ponadto wydłużenie

82


rocznego czasu wykorzystania mocy szczytowej, co byłoby możliwe, gdyby ciepłowniaopalana słomą dostarczała również ciepło do ogrzewania ciepłej wody użytkowej,spowodowałoby istotne zmniejszenie jednostkowego kosztu produkcji ciepła.Spowodowałoby to jednak konieczność przechowywania słomy przez dłuższy czas, co wiążesię z dodatkowymi kosztami i utratą przez słomę wartości jako paliwa.

Stwierdzić jednak należy, że wykorzystanie słomy jako paliwa energetycznego niesie zasobą poważne korzyści innego rodzaju, a mianowicie: obniża zużycie paliw kopalnych, zmniejsza emisje do atmosfery związków siarki i azotu, zmniejsza emisje gazów cieplarnianych, zwiększa dochody sektora rolniczego. Biorąc pod uwagę powyższe stwierdzenia należy liczyć się, że w przyszłości, przy

zmienionych w stosunku do obecnych relacjach cen, wykorzystanie słomy jako paliwaenergetycznego może okazać się zasadne. Może to być również zalecane ze względówpozaekonomicznych.

Celowym jest zachęcanie indywidualnych odbiorców o mocy cieplnej do 50 kW doinstalowania kotłów na słomę pochodzącą z własnej produkcji rolnej. Wówczas koszt tejsłomy będzie dużo niższy (2030 PLN/t) i opłacalność takiej inwestycji może wzrosnąć.

Wykorzystanie pomp ciepła, które będą czerpały energię z gruntu jest możliwe dlabudynków, które mają w swoim pobliżu odpowiedni obszar, na którym można będzieułożyć kolektory do poboru energii niskotemperaturowej. Pompa ciepła jesturządzeniem umożliwiającym wykorzystanie energii cieplnej źródeł o niskichtemperaturach, a jej podstawowa rola polega na pobieraniu ciepła ze źródła o niższejtemperaturze (dolnego) i przekazywaniu go do źródła o temperaturze wyższej (górnego). Proces ten wymagadoprowadzenia energii z zewnątrz (np. energii elektrycznej).

Tabela 5.5. Oszacowanie nakładów inwestycyjnych i kosztów eksploatacyjnych instalacji z pompami ciepła w Gminie Włoszczowa

Lp. Wyszczególnienie Wartość Jednostka1. Wartość energii na CWU obliczona na rok 2020 42268 GJ/a2. Wartość energii na CWU z pomp ciepła 3170 GJ/a3. Wartość energii na CO obliczona dla wariantu maksymalnego 79405 GJ/a4. Wartość energii na CO z pomp ciepła 5955 GJ/a5. Razem CO+CWU w roku 2020 pochodząca z pomp ciepła 9125 GJ/a6. Jednostkowy nakład inwestycyjny 3825 PLN/kW7. Liczba mieszkań z instalacjami PC 138 szt.8. Średni koszt instalacji dla domu jednorodzinnego 19125 PLN9. Razem koszty 2636,5 tys PLN10. Roczne koszty eksploatacyjne dla wszystkich instalacji 144,9 tys PLN11. Roczne koszty eksploatacyjne dla domu jednorodzinnego 1051,2 PLN12. Średni miesięczny koszt eksploatacyjny 87,6 PLN

Prawidłowo dobrana instalacja jest w stanie pokryć zapotrzebowanie na ciepło grzewcze i ciepłą wodę użytkową w ciągu całego roku. Zastosowanie tego typu urządzeń nie maograniczeń jeżeli chodzi o wydajność samego urządzenia, pompy ciepła można stosowaćzarówno dla domów jednorodzinnych jak i wielorodzinnych, natomiast istotna jest dostępnośći ilość energii z tzw. dolnego źródła ciepła. Szacuje się, że w nowo powstałych budynkach doroku 2020 na terenie Gminy Włoszczowa powstanie kilkadziesiąt instalacji z gruntowymipompami ciepła.

83


W tabeli 5.5 przedstawiono szacunkowe wyliczenia kilku wartości charakteryzującychprognozowane instalacje. Założono, że 7,5% energii do roku 2020, na potrzeby CO i CWUbędzie pochodzić z wykorzystaniem pompy ciepła.

Wykorzystanie energii wód śródlądowych na terenie gminy można wykorzystać dowytwarzania energii elektrycznej w małych elektrowniach wodnych. Wartośćprodukowanej energii elektrycznej zależy przede wszystkim od wartość strumieniamasy wody w rzece (m3/s) oraz od spadu (w metrach) możliwego do uzyskania wdanych warunkach terenowych. Obecnie na terenie gminy nie istnieją małe elektrowniewodne.

Gmina Włoszczowa leży w zasięgu Wisły i stanowi wododział dwóch jej lewobrzeżnychdopływów, a mianowicie Pilicy i Białej Nidy. Rzeka Biała Nida jest uregulowana i tworzynaturalną granicę w południowej części gminy, natomiast Pilica tworzy naturalną zachodniączęść gminy. Rzeka Pilica posiada kilka większych dopływów, które przepływają przez dużączęść gminy, są to: Zwlecza, Jeżówka i Kurzelówka. W tabeli 5.6 przedstawionocharakterystykę wybranych rzek Województwa Świętokrzyskiego.

Aktualnie na terenie gminy nie istnieją zbiorniki wodne z przepływem naturalnym, w których wykorzystywałoby się energię wody do wytwarzania energii elektrycznej. Ponadtow perspektywie czasowej do roku 2020 nie przewiduje się budowy na terenie gminy dużegozbiornika wodnego, w którym istniałaby możliwość zainstalowania elektrowni wodnej. Docelów energetycznych można natomiast wykorzystać energię wody w małych elektrowniachwodnych budując spiętrzenia rzędu 1,52,5 m na ciekach wodnych istniejących na tereniegminy. Budowa takiego spiętrzenia przy odpowiednich naturalnych warunkach terenowychnie wymaga zalewania znacznych obszarów terenowych. Przy zainteresowaniu inwestorówbudową małych elektrowni wodnych, szacuje się, że na terenie gminy do roku 2020 mogłobypowstać kilka takich obiektów, które mogłyby wytworzyć energię elektryczną w ilości ok. 500MWh/a.

Tabela 5.6. Średni przepływ (SSQ) wybranych rzek Województwa Świętokrzyskiego

Lp. Rzeka Przekrój km Powierzchniazlewni [km2] Okres Średni przepływ

SSQ [m3/s]1 Biała Nida (Nida) Mniszek 115,9 438,5 1966-90 2,52

2 Pilica Szczekociny 280,9 352,8 1961-90 2,32

3 Czarna Włoszczowska Januszewice 10,8 588,9 1973-90 3,41

Produkcja wierzby energetycznej na użytkach rolnych daje możliwość wykorzystaniagruntów wyłączonych z produkcji żywności, okresowo nadmiernie wilgotnych orazzanieczyszczonych przez przemysł. Wierzba może być pozyskiwana co 1-3 lata na tymsamym podkładzie korzeniowym przez okres 25 lat. Przyrosty szybko rosnących formwierzby energetycznej na plantacjach polowych są około 14 razy większe niż w lesienaturalnym. Wierzbowy surowiec energetyczny ma tę właściwość, że jest odnawialnymźródłem w odróżnieniu od surowców kopalnych, a wytwarzanie z niego ciepła i energiipozwala absorbować dwutlenek węgla z atmosfery w okresie wegetacji roślin. Spalaniebiomasy nie powoduje więc efektu cieplarnianego i powstawania kwaśnych deszczów w porównaniu ze spalaniem konwencjonalnych nośników energii.

Plon suchej masy drewna wierzby energetycznej wynosi średnio 17,5 t/ha/a. Jednaknajwyższe plony uzyskuje się przy zbiorze roślin co 3-lata (ok. 55 t/ha). Wartość opałowa

84


drewna zbieranego co roku, wynosi średnio 18,55 MJ/kg s.m. (suchej masy), a co 3-lata 19,5 MJ/kg s.m.

Wierzba jako uprawa energetyczna daje ekologiczny i odnawialny surowiec na energięcieplną. Podczas spalania drewna wierzbowego prawie nie wydzielają się związki siarki i azotu. Zawartość popiołów przy spalaniu wynosi około 1% spalanej masy. Biomasawierzbowa zarówno świeża – wilgotna jak i przesuszona może być przeznaczona do celówgrzewczych w gospodarstwach indywidualnych.

Koszt założenia 1 ha plantacji wierzby energetycznej przy obsadzie ok. 30 tys. 40 tys.sadzonek wynosi ok. 7000 PLN/ha. Jest to koszt jaki ponosi się jednorazowo przy zakładaniuplantacji, która może istnieć przez 25 lat.

Szacunkowe efekty energetyczne dla terenów Gminy Włoszczowa związane z produkcjąwierzby energetycznej przedstawiono w poniższej tabeli.

Tabela 5.7. Prognozowana wartość energetyczna przy produkcji wierzby energetycznej

Lp. Wyszczególnienie Wartość Jednostka1 Powierzchnia gruntów ornych w gminie 9169 ha2 Szacunkowe ilość gruntów pod uprawę wierzby 2 %3 Powierzchnia gruntów pod uprawę wierzby 183 ha4 Średni plon suchej masy ze zbioru 15 t/ha5 Masa całkowita plonu 2751 t6 Średnia wartość energetyczna 18,5 MJ/kg s.m.7 Wartość energetyczna plonu 50,9 TJ/a8 Średnia cena wierzby 180 PLN/t9 Koszt produkcji ciepła 9,73 PLN/GJ

Wykorzystanie biogazu z oczyszczalni ścieków jest możliwe do wytwarzania energiielektrycznej w oczyszczalni typu biologiczno – mechanicznego. Oczyszczalnia takiegotypu jest zlokalizowana na terenie Gminy Włoszczowa, a wytworzona energiaelektryczna mogłaby być wykorzystana na potrzeby własne oczyszczalni, natomiast jejnadwyżki sprzedawane do sieci. W efekcie koszty eksploatacyjne związane zoczyszczalnią ścieków byłyby niższe. Przeróbka osadów powstających w procesiemechaniczno-biologicznego oczyszczania ścieków polega na ich wstępnymzagęszczeniu i beztlenowej fermentacji w komorach zamkniętych. Otrzymywany w ten sposób biogaz jest kierowany dospecjalnych zbiorników biogazu, skąd poprzez rurociąg biogaz dostarczany jest dozespołu prądotwórczego złożonego z silnika spalinowego i prądnicy synchronicznej.

W tabeli 5.8 przedstawiono wielkość szacunkową energii elektrycznej możliwej dowytworzenia w oczyszczalni ścieków zlokalizowanej we Włoszczowie.

Tabela 5.8. Szacunkowa ilość wytwarzanej energii elektrycznej z biogazu

Lp. Wyszczególnienie Wartość Jednostka1 Przepustowość oczyszczalni 4000,0 m3/d2 Szacunkowa ilość biogazu otrzymywanego ze ścieków 384,0 m3/d3 Minimalna moc generatora 30,2 kW4 Energia elektryczna wytworzona z biogazu 738,5 kWh/d5 Energia zużywana w oczyszczalni ścieków 2250,0 kWh/d6 Udział energii wytworzonej z biogazu w stosunku do potrzeb 32,8 %

85


7 Roczna produkcja energii elektrycznej z biogazu 269,5 MWh8 Zysk finansowy z wyprodukowanej energii 83556,9 PLN

Bilans odnawialnych zasobów energii dla terenu Gminy Włoszczowa. W poprzednich punktach zaprezentowano możliwości i kierunki rozwojuwykorzystania odnawialnych zasobów energii na terenie gminy. Z przedstawionych wewcześniejszych podpunktach szacunków wynika, że łącznie z terenów GminyWłoszczowa można wykorzystać odnawialne zasoby energii w ilości 345,7 TJ/a (tabela5.9). Jest to wartość równa 45% obecnego zapotrzebowania na energię dla miasta igminy. W scenariuszach zaopatrzenia w ciepło i paliwa w perspektywie roku 2020przewidziano wykorzystywanie odnawialnych zasobów energii, nie oznacza to jednak,że wszystkie przedstawione możliwości zostaną wykorzystane w 100%. Wynika toprzede wszystkim z konieczności poniesienia dużych nakładów finansowych, aponadto niektóre odnawialne zasoby energii posiadają niekorzystną dla użytkownikówzmienność dobową i sezonową. W bilansach energetycznych na rok 2020 założonorealne, potencjalne możliwości wykorzystania odnawialnych zasobów energii z terenu gminy (tabela 5.9 poz.8).

Tabela 5.9. Możliwości wykorzystania odnawialnych zasobów energii z terenu Gminy Włoszczowa

Lp. Odnawialne zasoby energii Przewidywana ilość energii w GJ/a1 Energia promieniowania słonecznego 7387,32 Wykorzystanie słomy 102410,03 Zastosowanie pomp ciepła 9125,44 Drewno z obszarów leśnych i odpadowe 173162,55 Produkcja wierzby energetycznej 50888,06 Wytwarzanie energii elektrycznej 2770,37 RAZEM w GJ/a 345743,6

8Przewidywanewykorzystanie OZEw 2020 roku wg scenariusza

Odniesienia 40%Minimalny 33%Maksymalny 32%

86


5.2. Sformułowanie scenariuszy zaopatrzenia w energię

W przyszłości zaopatrzenie w energię Miasta i Gminy Włoszczowa oparte będzie podobniejak obecnie o węgiel i olej opałowy, a także planowane jest również wykorzystanie gazuziemnego.

W scenariuszach zaopatrzenia w energię, przewiduje się również wykorzystanie na celeogrzewcze energii elektrycznej dostarczanej z systemu elektroenergetycznego orazwykorzystane również będą odnawialne źródła energii.

Przeanalizowane zostaną następujące scenariusze zaopatrzenia gminy w energię: Scenariusz odniesienia: Zakłada się w nim, że zapotrzebowanie na ciepło dla

istniejących budynków zostanie na tym samym poziomie. Nie będzie znaczącychzmian rodzaju nośnika energii dla budynków istniejących. Nowe budynki będązasilane z kotłowni gazowych na gaz ciekły. Odnawialne źródła energii będąwykorzystane przede wszystkim w oparciu o drewno odpadowe.

Scenariusz maksimum: Zapotrzebowanie na ciepło zmniejszy się o ok. 35% u istniejących odbiorców, a prognozowane zużycie energii na cele ogrzewania i przygotowania cwu zmniejszy się o ok. 22%. Prognozuje się, że nowowznoszonebudynki w 50% (szacując zapotrzebowanie na moc), podłączone zostanie do siecigazowniczej. Pozostałe 50% nowoznoszonych budynków będzie zasilanych poprzezkotły gazowe (gaz płynny) lub olejowe. Z budynków ogrzewanych do tej pory z węglowych kotłowni, ok. 65% będzie podłączona będzie do sieci gazowniczej.Pozostałe obiekty na terenie gminy zostaną wyposażone w piece gazowe – 15%, orazkotły olejowe 10%. Udział instalacji grzewczych elektrycznych – 5%. W układziedotychczasowym łącznego zapotrzebowania na moc tej grupy odbiorców pozostanie10% gospodarstw domowych.

Scenariusz minimum: Oszczędności energii potencjalnie możliwe do osiągnięciaprowadząc prace termomodernizacyjne zostaną wykorzystane jedynie w 50%. Efektembędzie mniejszy spadek zapotrzebowania na moc cieplną, który wyniesie ok. 20% orazobniżenie zużycia energii rzędu 16% u istniejących odbiorców. Przewiduje się, żenowe budynki w Gminie Włoszczowa podłączone będą w 80% do systemugazowniczego, pozostałe 20% nowoznoszonych budynków będzie zasilanych poprzezkotły gazowe lub olejowe. Budynki ogrzewane do tej pory z węglowych kotłowniwęglowych w ilości ok. 25%, zostanie podłączonych do systemu gazowniczego. W dotychczasowym układzie pozostanie 45% obiektów. Pozostałe obiekty na tereniegminy będą ogrzewane przez piece gazowe ich udział przewiduje się na poziomie –15%, kotły olejowe – 10%, instalacje grzewcze elektryczne – 5%.

5.3. Zaopatrzenie w ciepło z sieci ciepłowniczej

5.3.1. Zapotrzebowanie na ciepło w scenariuszu odniesienia

W tym scenariuszu prognozowana dostawa ciepła z miejskiego systemu ciepłowniczegojest taka sama jak obecnie. W związku z powyższym nie przewiduje się rozbudowy systemuciepłowniczego miasta. Wszystkie nowe budynki będą zasilane w energię z własnychkotłowni (węglowych lub gazowych). Zmiany w innych systemach dostarczania energii nie sąprzewidywane. Prognozę zapotrzebowania na ciepło z sieci ciepłowniczej w roku 2020przedstawiono w poniższej tabeli.

Tabela 5.10. Prognoza zapotrzebowania na ciepło z sieci ciepłowniczej w roku 2020

87


Jednostki ObecnieRok 2020

(odbiorcy dotychczasowi)Zapotrzebowanie na moc cieplną MW 7,70 7,70Zużycie ciepła TJ/a 52,60 52,6

5.3.2. Scenariusz maksimum

Scenariusz ten zakłada całkowite zrealizowanie programu termomodernizacji dlawszystkich obiektów w obrębie miasta podłączonych do sieci ciepłowniczej, co spowodujezmniejszenie zapotrzebowania na moc zamówioną o ok. 1,5 MW, a zużycie energii cieplnej o ok. 10 TJ w roku standardowym u odbiorców dotychczasowych. Scenariusz maksimumzakłada również rozwój systemu ciepłowniczego na terenie miasta.

Przyjęto że ok. 10% likwidowanych źródeł węglowych-kotłowni zostanie podłączona dosystemu ciepłowniczego powiększając zapotrzebowanie na moc o ok. 2,5 MW, a zużycieenergii cieplnej w granicach 22,5 TJ/a. Nowopowstałe budynki powiększą bilans potrzebcieplnych w obrębie miasta o ok. 2000 kW co stanowi ok. 15 TJ/a zużycia energii. Ponadto przyjęto, że trzony węglowe tj. piece bądź kuchnie ogrzewające pojedynczemieszkania będą sukcesywnie wymieniane na instalacje grzewcze mieszkaniowe elektryczne,zasilane gazem ziemnym bądź całe budynki będą podłączane do systemu ciepłowniczego.

Biorąc pod uwagę wysokie koszty inwestycyjne wykonania instalacji wewnętrznej co i cwu, przyłącza do sieci oraz budowy węzła ciepłowniczego założono, że jedynie ok. 15%zdecyduje się na taki system zasilania, co w efekcie dla systemu ciepłowniczego spowodujeprzyrost obciążenia o ok. 0,5 MW mocy i 3,5 TJ zużycia ciepła.

Łącznie prognozowane zapotrzebowanie na moc zamówioną w roku 2020 wyniesie ok.11,00 MW, a odpowiadające mu zużycie energii 80 TJ/a. Poniższa tabela przedstawiarezultaty omawianej analizy.

Tabela 5.11. Prognozowane zapotrzebowania zużycie energii cieplnej w budynkach zasilanych z sieciciepłowniczej w roku 2020 - wariant maksimum

Jedn.Stan

obecnyRok 2020Odbiorcy

obecni

Nowi odbiorcynowe

inwestycjelikw. źr.węglowe

Prognozarok 2020

Zapotrzebowanie MW 7,70 6,10 1,90 2,60 11,00Zużycie TJ/a 52,60 41,00 16,85 22,58 80,00

5.3.3. Scenariusz minimum

W scenariuszu minimum założono, że efekt ograniczenia zużycia energii na skutekprowadzenia prac termomodernizacyjnych obiektów na terenie miasta, zostanie osiągniętyjedynie w 50%.

Założenie to oparto na fakcie, że większość zabudowy miasta to domy jednorodzinne, a więc na stan tych obiektów ma wpływ dość liczna, różnie uposażona grupa indywidualnychwłaścicieli. W takich realiach zapotrzebowanie na moc cieplną z sieci ciepłowniczej osiągniewartość 6,9 MW co odpowiada zużyciu energii w standardowym roku na poziomie 46,8 TJ/a,czyli zmniejszenie o 10% mocy i 15% zużycia w stosunku do roku 2002.

Podłączenie odbiorców likwidujących ogrzewania z kotłowni wbudowanych węglowych,przyjęto na poziomie 15% łącznej liczby na obszarze objętym zasięgiem sytemuciepłowniczego, uwzględniając zmniejszenie ich potrzeb cieplnych wynikających

88


z równocześnie przeprowadzonych prac termomodernizacyjnych. Grupa ta powiększyzapotrzebowanie na moc o ok. 0,35 MW oraz zużycie energii o 3 TJ/a.

Podłączenie nowych odbiorców w prognozie „minimum” obejmie jedynie 30%nowopowstałych obiektów na terenie miasta, dodając tym samym do bilansu ok. 0,6 MWzapotrzebowania na moc cieplną i 5 TJ/a zużycia energii.

Przy powyższych założeniach w roku 2020 zapotrzebowanie na moc u odbiorców osiągnie wartość 7,9 MW, a zużycie ok. 55 TJ/a.

W rozpatrywanym scenariuszu uwzględniono wpływ konkurencyjności na rynkualternatywnych źródeł energii, przede wszystkim gazu ziemnego i oleju opałowego.Scenariusz powyżej opisany, zakłada również rozwój systemu ciepłowniczego, prognozującwzrost sprzedaży ciepła. Poniższa tabela przedstawia rezultaty omawianej analizy.

Tabela 5.12. Prognozowane zapotrzebowania zużycie energii cieplnej w budynkach zasilanych z sieciciepłowniczej w roku 2020 - wariant minimum

Jedn.Stan

obecnyRok 2020Odbiorcy

obecni

Nowi odbiorcynowe

inwestycjelikw. źr.węglowe

Prognozarok 2020

Zapotrzebowanie MW 7,70 6,93 0,59 0,35 7,87Zużycie TJ/a 52,60 46,81 5,06 3,02 54,90

5.4. Zaopatrzenie w gaz z sieci gazowej

W perspektywie do roku 2020 przewiduje się gazyfikację Miasta i Gminy Włoszczowa.Budowa sieci rozdzielczej średnioprężnej na terenie gminy winna się odbyć w porozumieniu zPGNiG S.A. Oddział Zakład Gazowniczy w Kielcach, który jest dystrybutorem gazu na tymterenie. Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki, z dnia 24 sierpnia 2000 roku, w sprawie szczegółowych warunków przyłączenia podmiotów do sieci gazowych, obrotupaliwami gazowymi, świadczenia usług przesyłowych, ruchu sieciowego i eksploatacji siecigazowych oraz standardów jakościowych obsługi odbiorców (Dz. U. Nr 77, poz. 877),realizacja budowy sieci gazowej na terenie przedmiotowej gminy może nastąpić podwarunkiem spełnienia kryteriów ekonomicznych inwestycji.

Gaz sieciowy jest obecnie jednym z podstawowych nośników energetycznych przyjaznymdla środowiska, znajdującym coraz szersze zastosowanie. Używany jest przede wszystkim napotrzeby bytowe, grzewcze i przemysłowe. W coraz większym zakresie gaz wykorzystywanyjest jako alternatywny rodzaj paliwa stosowany w kotłowniach produkujących ciepło,wypierając paliwa stałe, charakteryzujące się w procesie spalania wysokim stopniem emisjiszkodliwych związków do środowiska naturalnego. Ma to miejsce szczególnie na terenach,gdzie brak jest scentralizowanych źródeł ciepła.

Dla potrzeb gazyfikacji Miasta i Gminy Włoszczowa opracowany został i zatwierdzony dorealizacji w roku 1996 „Program gazyfikacji Miasta i Gminy Włoszczowa”, w którymzakładano pierwsze efekty gazyfikacji terenu gminy w roku 2004, a perspektywicznie do roku2025 cała gmina ma być zgazyfikowana. Koncepcja programowa gazyfikacji obejmuje całyteren gminy z wyjątkiem sołectw Wymysłów i Rząbiec, które przewiduje się do zasilenia w gaz od strony układu rozdzielczego gazu gminy Krasocin.

Źródłem zasilania miasta i gminy w gaz ziemny będzie planowany do realizacji gazociągwysokiego ciśnienia 200 relacji Busko Zdrój – Włoszczowa. Przyłączenie w/w gazociąguma być zrealizowane w miejscowości Pęczelice (gm. Busko-Zdrój) do istniejącego gazociąguwysokoprężnego relacji Tarnów-Kielce (rys.5.6).

89


Rys.5.6. Projektowana sieć gazowa wysokoprężna do Gminy Włoszczowa

Program gazyfikacji Gminy Włoszczowa zakłada, że po wybudowaniu gazociąguwysokiego ciśnienia (w/c) oraz gazociągu rozdzielczego z gazu będzie korzystać 7030odbiorców, którzy zużywać będą gaz w ilości ok. 28 mln m3/a. W opracowanym projekcieprzyjęte zostało, że odbiorca - gospodarstwo domowe zużywa rocznie 157 m3 gazu na osobęoraz 3714 m3 na potrzeby CO przez odbiorcę (odbiorca to średnio 4 mieszkańców).

W poniższej tabeli 5.13 zestawiono docelową liczbę odbiorców gazu oraz przewidywaneroczne zużycie gazu, według programu gazyfikacji w poszczególnych miejscowościach gminyobjętych programem gazyfikacji. Obliczone zapotrzebowanie gazu uwzględnia 20% rezerwę.

90


Tabela 5.13. Liczba odbiorców gazu według programu gazyfikacji

Lp. Miejscowość Docelowa ilośćmieszkańców

Docelowa liczbaodbiorców

Zapotrzebowaniegazu (tys. m3/a)

1. Bebelno Kolonia 470 132 6522. Bebelno Wieś 471 124 6173. Boczkowice 255 73 3604. Czarnca 885 247 12225. Danków Duży 312 77 3866. Danków Mały 232 62 3077. Dąbie 438 111 5588. Gościencin 389 106 5269. Jeżowice 242 72 35310. Kąty 223 56 281

11. Konieczno 1152 321 1586

12. Kurzelów 1345 417 2021

13. Kuzki 298 83 410

14. Ludwinów 296 104 500

15. Łachów 671 181 899

16. Międzylesie 296 70 354

17. Motyczno 295 80 396

18. Nieznanowice 386 63 342

19. Ogarka 221 73 354

20. Przygradów 570 148 739

21. Rogienice 282 99 475

22. Silpia Duża 199 75 358

23. Wola Wiśniowa 807 216 1074

24. Włoszczowa 16155 4040 13250

Razem 26890 7030 28020

Według projektu gazyfikacji zakłada się, że w roku 2025 do przygotowania posiłków i przygotowania ciepłej wody użytkowej potrzebne będzie 4221 tys. Nm3/a, oraz doogrzewania pomieszczeń potrzebne będzie 18500 Nm3/a, natomiast do odbiorcównielimitowanych dostarczone będzie 628 Nm3/a. Ogółem Gmina Włoszczowa w roku 2025zużywać będzie gaz w ilości ok. 28.020.000 Nm3/a. Szczytowe godzinowe zapotrzebowaniegazu ze stacji redukcyjnej I-go stopnia we Włoszczowie zaplanowane zostało na 7826 Nm3/h.Stacja będzie posiadać przepustowość nominalną 8000 Nm3/h.

Z przedstawionej tabeli wynika, że docelowa (na rok 2025) liczba mieszkańców i odbiorców przyjęta w programie gazyfikacji jest większa od liczby ludności i odbiorców(można przyjąć mieszkanie=odbiorca) występujących obecnie na terenie Gminy Włoszczowa(rozdział 2). Do roku 2020 przewiduje się mniejszą liczbę mieszkańców na terenie objętymopracowaniem (dane GUS, rozdział 4) niż w programie gazyfikacji, a tym samym spadekliczby odbiorców. Założenia takie powodują automatycznie, że nawet w przypadku 100%

91


gazyfikacji, przewidywana ilość zużywanego gazu może być o ok. 30% mniejsza odprognozowanej w projekcie gazyfikacji. Ponadto zgodnie z założeniami politykienergetycznej państwa udział jednego paliwa w całkowitym bilansie regionu nie może byćdominujący. Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki z dnia 24 sierpnia 2000 roku,realizacja budowy sieci gazowej może nastąpić pod warunkiem spełnienia kryteriówekonomicznych inwestycji. Dystrybutor gazu na terenie Gminy Włoszczowa tj. KarpackaSpółka Gazownictwa w Tarnowie Oddział Zakład Gazowniczy w Kielcach zajął stanowisko,że z uwagi na znikome zainteresowanie paliwem gazowym mieszkańców i zakładówprzemysłowych nie przewiduje się w najbliższym czasie gazyfikacji gminy.

5.5. Zaopatrzenie w energię elektryczną

Rozwój budownictwa spowoduje wzrost zapotrzebowania na moc i energię elektryczną dozasilania gospodarstw domowych oraz oświetlenia ulic. Przewiduje się, że liczba odbiorcówwykorzystujących energię elektryczną na cele ogrzewania będzie wzrastać głównie w rejonach nowego budownictwa indywidualnego oraz istniejącego przy zastępowaniuogrzewania kotłowego elektrycznym.

Może wystąpić konieczność rozbudowy i modernizacji istniejącej sieci SN, stacjitransformatorowych i sieci niskiego napięcia. Sieć rozdzielcza średniego napięcia będziewymagała modernizacji i nieznacznej przebudowy. Dla usprawnienia czynności ruchowychpodczas przełączeń, mających na celu zapewnienie ciągłości zasilania w sytuacjachawaryjnych, celowe jest zastosowanie odłączników sterowanych zdalnie (np. drogą radiową). Modernizacje dotyczyć będą części stacji transformatorowych 15/0,4/0,23kV. W niektórychstacjach może zachodzić konieczność wymiany transformatorów, na jednostki o większejmocy, co umożliwi zwiększenie dostawy mocy i energii elektrycznej. Poza tym, obecne stacjetransformatorowe 15/0,4 kV na terenie Gminy Włoszczowa są w większości przypadkówobciążone w 5080%. Ponadto w nielicznych przypadkach może zachodzić koniecznośćmodernizacji stacji ze względu na jej wiek (średnia wieku stacji transformatorowych naterenie Gminy Włoszczowa wynosi 14 lat w 2002 roku). W obszarach o dużej gęstościpowierzchniowej zabudowy może wystąpić konieczność budowy stacji transformatorowo-rozdzielczych dwutransformatorowych zasilanych dwustronnie, wyposażonych w automatykęSZR i przeznaczonych głównie do zasilania odbiorców wrażliwych na przerwy w dostawieenergii. Szczegółowe lokalizacje obiektów energetycznych powinny być ustalone w uzgodnieniu z miejscowymi planami zagospodarowania przestrzennego, określającymilokalizację oraz wielkość odbiorców. Zasady i warunki przyłączania nowych odbiorców ujętesą w rozporządzeniu wykonawczym Ministra Gospodarki do Prawa Energetycznego z dnia 25 września 2000 roku w sprawie szczegółowych warunków przyłączenia podmiotów do siecielektroenergetycznych, obrotu energią elektryczną, świadczenia usług przesyłowych, ruchusieciowego i eksploatacji sieci oraz standardów jakościowych obsługi odbiorców,opublikowanych w Dz. U. RP Nr 85 z 2000 roku pod poz. 957.

5.6. Bilans energii – stan na rok 2020

W okresie najbliższych 20 lat, struktura prognozowanego zużycia energii w Mieście i Gminie Włoszczowa będzie się zmieniać w zależności od sytuacji finansowej odbiorców i możliwości inwestycyjnych w zakresie systemów energetycznych. Prognozowane procesytermorenowacyjne i zmiana rodzaju paliwa w lokalnych kotłowniach indywidualnych orazgazyfikacja gminy spowodują zmianę struktury zużycia nośników energii. W zależności odprzyjętego prognozowanego scenariusza zużycia paliw energetycznych, założono miedzy

92


innymi pełną likwidację małych kotłowni węglowych na rzecz kotłowni na gaz ziemny lubprzejście na ogrzewanie elektryczne. Węgiel jako paliwo pozostanie tylko w niewielkichilościach, w niektórych gospodarstwach gminy. Przewidziano pozostawienie kotłowni nadrewno (spalają również niewielkie ilości węgla). Spalanie drewna lub wierzby energetycznejjako paliw ekologicznych, odnawialnych, tanich i łatwo dostępnych na lokalnym rynku będzieprzyczyniało się do poprawy stanu środowiska naturalnego. Spalanie drewna i jego odpadkówjest również konieczne dla utrzymania w dobrej kondycji okolicznych lasów. Wzrośnierównież zużycie energii elektrycznej.

W poniższych tabelach i na rysunkach przedstawiono prognozę zużycia energii dla Miasta iGminy Włoszczowa w roku 2020, według trzech scenariuszy zaopatrzenia gminy w paliwaenergetyczne.

5.6.1. Scenariusz odniesienia

W scenariuszu odniesienia gazyfikacja Miasta i Gminy Włoszczowa nie jestprzewidywana. Podstawowym paliwem energetycznym na analizowanym obszarze będzienadal węgiel kamienny, którego zużycie będzie na poziomie 54% (rys.5.9), spadek o około7% w porównaniu z rokiem 2002. Nowym źródłem energii na terenie Miasta i Gminy będąodnawialne źródła energii oparte przede wszystkim na biomasie oraz energii promieniowaniasłonecznego. Udział OZE w bilansie ogólnym Miasta i Gminy Włoszczowa w scenariuszuodniesienia będzie wynosił 17%, tj. zgodnie z założeniami polityki energetycznej państwarównież w związku z przystąpieniem Polski do Unii Europejskiej. Zużycie energiielektrycznej wzrośnie w porównaniu do bilansu z roku 2002, do poziomu 10% w całkowitymbilansie energetycznym.

W tabeli 5.14 przedstawiono wartość poszczególnych rodzajów energii dla zaopatrzeniaMiasta i Gminy Włoszczowa w 2020 roku, natomiast na rys.5.75.9 przedstawiono w formiegraficznej udziały poszczególnych nośników w bilansie energii dla miasta, gminy orazłącznie. Rysunek 5.10 prezentuje i porównuje zużycie poszczególnych rodzajów energii dlamiasta, gminy oraz łączne zużycie paliw i energii.

Tabela 5.14. Zaopatrzenie energii dla Miasta i Gminy Włoszczowa w 2020 (scenariusz odniesienia)

ObszarZużycie paliw

węglowychZużycie energii

elektrycznejZużycie gazu

ziemnegoZużycie gazu

ciekłego i olejuOdnawialne

źródła energii Razem

[Mg] [TJ] [MWh] [TJ] [tys.m3] [TJ] [Mg] [TJ] [TJ] [TJ]

Miasto 15 500 260,4 14 458 52,0 0 0,0 3 250 125,2 100,0 537,7

Gmina 11 550 173,3 7 620 27,4 0 0,0 850 32,5 38,2 271,4

Razem 27 050 433,7 22 079 79,5 0 0,0 4 100 157,7 138,2 809,0

Miasto

48%

10%0%

23%

19%

Węgiel

Energia elektryczna

Gaz ziemny

Gaz ciekły i olej

OZE

Rys.5.7. Udział poszczególnych rodzajów energii dla Miasta Włoszczowa w 2020 roku

93


(scenariusz odniesienia)

Gmina

64%10%0%

12%

14%

WęgielEnergia elektrycznaGaz ziemnyGaz ciekły i olejOZE

Rys.5.8. Udział poszczególnych rodzajów energii dla Gminy Włoszczowa w 2020 roku(scenariusz odniesienia)

Razem

10%0%

19%

17%

54%


Rys.5.9. Udział poszczególnych rodzajów energii dla Miasta i Gminy Włoszczowa w 2020 roku(scenariusz odniesienia)

0

100

200

300

400

500

TJ/a

Węgiel Energiaelektryczna

Gaz ziemny Gaz ciekły iolej

OZE

GminaMiasto

Razem

GminaMiastoRazem

Rys.5.10. Zużycie poszczególnych rodzajów energii dla Miasta i Gminy Włoszczowa w 2020 roku(scenariusz odniesienia)

94


5.6.2. Scenariusz maksimum

W scenariuszu maksimum, gazyfikacja Miasta i Gminy Włoszczowa jest prognozowana,wskutek czego cały obszar Miasta i Gminy Włoszczowa do roku 2025 zostanie podłączony dorozdzielczej sieci gazowniczej. Udział gazu w bilansie ogólnym Miasta i Gminy będziewynosił 66% (rys.5.13). Zużycie paliw węglowych będzie na poziomie 1%. Odnawialneźródła energii oparte będą przede wszystkim na biomasie i energii promieniowaniasłonecznego. Udział OZE w bilansie ogólnym Miasta i Gminy Włoszczowa będzie wynosił20% w scenariuszu maksimum. Zużycie energii elektrycznej wzrośnie w porównaniu dobilansu z roku 2002, do poziomu 12% w całkowitym bilansie energetycznym.

W tabeli 5.15 przedstawiono wartość poszczególnych rodzajów energii dla zaopatrzeniaMiasta i Gminy Włoszczowa w 2020 roku, natomiast na rys.5.115.13 przedstawiono w formie graficznej udziały poszczególnych nośników w bilansie energii dla miasta, gminyoraz łącznie. Rysunek 5.14 prezentuje i porównuje zużycie poszczególnych rodzajów energiidla miasta, gminy oraz łączne zużycie paliw i energii.

Tabela 5.15. Zaopatrzenie energii dla Miasta i Gminy Włoszczowa w 2020 roku(scenariusz maksimum)








Miasto 150 2,5 12 853 46,3 8 450 265,8 75 2,9 75,0 392,4

Gmina 120 1,8 6 775 24,4 4 000 119,0 110 4,2 40,1 189,5

Razem 270 4,3 19 628 70,7 12 450 384,8 185 7,1 115,1 581,9

Miasto

1% 12%

67%

1%

19%Węgiel

Energia elektryczna

Gaz ziemny

Gaz ciekły i olej

OZE

Rys.5.11. Udział poszczególnych rodzajów energii dla Miasta Włoszczowa w 2020 roku(scenariusz maksimum)

95


Gmina

1% 13%

63%

2%

21%


Rys.5.12. Udział poszczególnych rodzajów energii dla Gminy Włoszczowa w 2020 roku(scenariusz maksimum)

Razem

12%

66%

1%

20% 1%WęgielEnergia elektrycznaGaz ziemnyGaz ciekły i olejOZE

Rys.5.13. Udział poszczególnych rodzajów energii dla Miasta i Gminy Włoszczowa w 2020 roku(scenariusz maksimum)

0

100

200

300

400



OZE

GminaMiasto

Razem

TJ GminaMiastoRazem

Rys.5.14. Zużycie poszczególnych rodzajów energii dla Miasta i Gminy Włoszczowa w 2020 roku(scenariusz maksimum)

96


5.6.3. Scenariusz minimum

W scenariuszu minimum, gazyfikacja Miasta i Gminy Włoszczowa jest przewidywana, alena mniejszym poziomie niż w scenariuszu maksimum. W roku 2020 nie wszyscy odbiorcy natrenie Miasta i Gminy będą korzystać z tego nośnika energii. Udział gazu w bilansie ogólnymMiasta i Gminy będzie wynosił 37%. Zużycie paliw węglowych będzie na poziomie 28%.Odnawialne źródła energii oparte będą przede wszystkim na biomasie i energiipromieniowania słonecznego. Udział OZE w bilansie ogólnym Miasta i Gminy będziewynosił 18% w scenariuszu minimalnym. Zużycie energii elektrycznej wzrośnie w porównaniu do bilansu z roku 2002, do poziomu 13% w całkowitym bilansieenergetycznym.

W tabeli 5.16 przedstawiono wartość poszczególnych rodzajów energii dla zaopatrzeniaMiasta i Gminy Włoszczowa w 2020 roku, natomiast na rys.5.155.17 przedstawiono w formie graficznej udziały poszczególnych nośników w bilansie energii dla miasta, gminyoraz łącznie. Rysunek 5.18 prezentuje i porównuje zużycie poszczególnych rodzajów energiidla miasta, gminy oraz łączne zużycie paliw i energii.

Tabela 5.16. Zaopatrzenie energii dla Miasta i Gminy Włoszczowa w 2020 roku(scenariusz minimum)








Miasto 7 050 118,4 14 458 52,0 5 000 157,3 550 21,3 75,0 424,0

Gmina 4 220 58,0 7 620 27,4 2 500 74,4 125 4,8 40,3 204,9

Razem 11 270 176,5 22 079 79,5 7 500 231,6 675 26,0 115,3 628,9

Miasto

28%

12%37%

5%

18%Węgiel

Energia elektryczna

Gaz ziemny

Gaz ciekły i olej

OZE

Rys.5.15. Udział poszczególnych rodzajów energii dla Miasta Włoszczowa w 2020 roku(scenariusz minimum)

97


Gmina

28%

13%37%

2%

20%WęgielEnergia elektrycznaGaz ziemnyGaz ciekły i olejOZE

Rys.5.16. Udział poszczególnych rodzajów energii dla Gminy Włoszczowa w 2020 roku(scenariusz minimum)

Razem

13%37%

4%

18% 28% WęgielEnergia elektrycznaGaz ziemnyGaz ciekły i olejOZE

Rys.5.17. Udział poszczególnych rodzajów energii dla Miasta i Gminy Włoszczowa w 2020 roku(scenariusz minimum)

0

50

100

150

200

250

TJ/a



OZE

GminaMiasto

Razem

GminaMiastoRazem

Rys.5.18. Zużycie poszczególnych rodzajów energii dla Miasta i Gminy Włoszczowa w 2020 roku(scenariusz minimum)

98


5.7. Emisja zanieczyszczeń – stan na rok 2020

5.7.1. Emisja zanieczyszczeń z terenu miasta według scenariuszyzaopatrzenia w energię

Na podstawie danych o aktualnym zużyciu paliwa oraz w oparciu o prognozy dotyczącestruktury zużycia nośników energii w perspektywie roku 2020 w Włoszczowie, obliczonoroczne wielkości emisji do atmosfery szkodliwych substancji. Dokonane zostały wyliczeniawielkości podstawowych ładunków zanieczyszczeń: pyłu, CO, NOx, SO2, CO2 ze źródeł ciepłaz terenu miasta dla trzech wariantów zaopatrzenia w energię: odniesienia, maksymalnego iminimalnego.

W tabeli 5.17 przedstawiono przewidywaną emisję zanieczyszczeń w roku 2020 dla miastaWłoszczowy, natomiast na rysunku 5.19 przedstawiono porównanie emisji równoważnej Er w stanie obecnym z przewidywaną emisją w trzech scenariuszach zaopatrzenia w energię dlamiasta w roku 2020.

0

1000

2000

3000

Mg/a

Odniesienia Maksymalny Minimalny 2002

Emisja równoważna dla miasta

Rys.5.19. Porównanie przewidywanej emisji równoważnej Er w trzech scenariuszach zaopatrzenia w energię dla Miasta Włoszczowa w roku 2020

Tabela 5.17. Przewidywana emisja zanieczyszczeń we Włoszczowie w roku 2020

Zanieczyszczenie Jednostka WariantOdniesienia

WariantMaksymalny

WariantMinimalny

SO2 Mg/a 271,1 40,8 155,7NO2 Mg/a 20,3 13,2 15,8CO Mg/a 291,4 53,9 171,5CO2 Mg/a 19747,2 20644,6 23646,3Pył Mg/a 448,2 45,5 603,6Er Mg/a 1775,4 237,9 2037,6

Z przedstawionych danych wynika, że w związku ze zmianą struktury spalanych paliw dlacelów grzewczych oraz bytowych, w perspektywie roku 2020 nastąpi zmniejszenie emisjirównoważnej we Włoszczowie w stosunku do stanu bieżącego z roku 2002. Zmniejszenie

99


emisji równoważnej widoczne jest (rys.5.19) we wszystkich scenariuszach zaopatrzenia w energię. Najmniejsza emisja równoważna została obliczona dla scenariusza maksimum i wynosi 7,8% emisji równoważnej z roku 2002 (punkt 3.8.1 niniejszego opracowania).

5.7.2. Łączna emisja zanieczyszczeń z terenu miasta i gminy wedługscenariuszy zaopatrzenia w energię

W oparciu o prognozy dotyczące struktury zużycia nośników energii w perspektywie roku2020 w Mieście i Gminie Włoszczowa przedstawione w punktach 5.6.15.6.3 opracowania,obliczono łączne roczne wielkości emisji do atmosfery szkodliwych substancji. Dokonanezostały wyliczenia wielkości podstawowych ładunków zanieczyszczeń: pyłu, CO, NOx, SO2,CO2 ze źródeł ciepła z terenu miasta i gminy dla trzech wariantów zaopatrzenia w energię: odniesienia, maksymalnego i minimalnego, podobnie jak w punkcie 5.7.1.

W tabeli 5.20 przedstawiono przewidywaną emisję zanieczyszczeń w roku 2020 dla Miastai Gminy Włoszczowa. Wyniki obliczeń przedstawiono na rysunku 5.19, na którymzaprezentowano porównanie emisji równoważnej Er w stanie obecnym z przewidywanąemisją w trzech scenariuszach zaopatrzenia w energię w 2020 r.

Na podstawie wyników zamieszczonych w tabeli 5.20 wykonano wykresy ilości emisji dlakażdego rodzaju zanieczyszczenia w trzech różnych wariantach zaopatrzenia Miasta i GminyWłoszczowa w paliwa energetyczne. Wyniki zaprezentowano na rysunkach 5.215.25.Natomiast na rys.5.26 przedstawiono graficznie emisję równoważną dla Miasta i GminyWłoszczowa.

Podobnie jak dla miasta, również dla terenu całej Gminy Włoszczowa (łącznie z miastem)najmniejsza emisja ze źródeł ciepła substancji zanieczyszczających środowisko, występuje w przypadku przedstawionego wcześniej w punkcie 5.6.2 scenariusza maksimumzaopatrzenia w paliwa energetyczne Miasta i Gminy Włoszczowa. Jest to spowodowanegłównie prognozowaną budową sieci rozdzielczej gazu ziemnego na terenie rozpatrywanejgminy. W scenariuszu maksimum przewiduje się, że każdy odbiorca do roku 2020 będziemógł wykorzystywać dla celów bytowych i grzewczych gaz ziemny, który powodujenajmniejsze emisje substancji zanieczyszczających środowisko.

10086,56

6,44

55,14

0

20

40

60

80

100

Stan obecny Odniesienia Maksymalny Minimalny

Er

(%)

Rys.5.20. Porównanie przewidywanej emisji równoważnej Er w trzech scenariuszach zaopatrzeniaw energię dla Miasta i Gminy Włoszczowa w roku 2020, w stosunku do stanu bieżącego

100


Tabela 5.18. Przewidywana łączna emisja zanieczyszczeń ze źródeł ciepła w Mieście i Gminie Włoszczowa w 2020 r

Zanieczyszczenie Jednostka WariantOdniesienia

WariantMaksymalny

WariantMinimalny

SO2 Mg/a 530,2 54,3 239,8NO2 Mg/a 36,1 19,3 23,9CO Mg/a 566,3 73,6 263,6CO2 Mg/a 42517,2 29422,1 36569,5Pył Mg/a 1436,8 79,8 964,8Er Mg/a 5085,0 378,4 3238,8

0

200

400

600

Mg/a

Odniesienia Maksymalny Minimalny

Dwutlenek siarki

MiastoGmina

Rys.5.21. Prognoza emisji dwutlenku siarki w Mieście i Gminie Włoszczowa na rok 2020

010203040

Mg/a


Dwutlenek azotu

MiastoGmina

Rys.5.22. Prognoza emisji dwutlenku azotu w Mieście i Gminie Włoszczowa na rok 2020

101


0

200

400

600

Mg/a


Tlenek węgla

MiastoGmina

Rys.5.23. Prognoza emisji tlenku węgla w Mieście i Gminie Włoszczowa na rok 2020

0

20000

40000

60000

Mg/a


Dwutlenek węgla

MiastoGmina

Rys.5.24. Prognoza emisji dwutlenku węgla w Mieście i Gminie Włoszczowa na rok 2020

0

500

1000

1500

Mg/a


Emisja pyłu

MiastoGmina

Rys.5.25. Prognoza emisji pyłu w Mieście i Gminie Włoszczowa na rok 2020

010002000300040005000

Mg/a


Emisja równoważna

MiastoGmina

Rys.5.26. Prognoza emisji równoważnej w Mieście i Gminie Włoszczowa na rok 2020

102


5.7.3. Ochrona środowiska i stopnia zanieczyszczenia powietrza w świetlewymagań Unii Europejskiej

Jednym z zadań spoczywających na administracji samorządowej, w związku z procesemintegracji Polski z Unią Europejską, jest dostosowanie systemów oceny jakości środowiska, w tym jakości powietrza, do regulacji prawnych Wspólnoty. Wymagania UE zostałyprzeniesione do krajowego systemu prawnego poprzez nową ustawę „Prawo ochronyśrodowiska” z dnia 27 kwietnia 2001 r. Podstawowym dokumentem określającym wymaganiadotyczące oceny i zarządzania jakością powietrza w krajach Wspólnoty Europejskiej jest tzw.Dyrektywa Ramowa Rady 96/62/EC z 27 września 1996, a głównym celem działańwynikających z tej dyrektywy jest utrzymanie jakości powietrza w rejonach, gdzie jest onadobra i jej poprawa w pozostałych rejonach.

W prawie Unii Europejskiej, w dziedzinie ochrony środowiska, istotną rolę pełniąprzepisy określające normatywy jakości środowiska, którym towarzyszą szczegółowewymagania dotyczące oceny ich dotrzymywania. Monitoring jakości środowiska stanowipodstawę funkcjonowania mechanizmu prawnego, jakim są plany poprawy jakościposzczególnych komponentów środowiska, w tym powietrza. Wymagania odnośnie co dogranicznych wartości stężeń zanieczyszczeń powietrza, w poszczególnych normachobowiązujących w Polsce i UE różnią się nie tylko co do wartości dopuszczalnych, ale i co dometodologii ich wyznaczania w związku z tym trudno jest je porównywać. Wymagania tebędą ujednolicane w nowych rozporządzeniach normatywnych. Pełne przeniesienie wymagańdyrektyw UE do prawa krajowego powinno zapewnić nowe prawo o ochronie środowiskawraz z aktami wykonawczymi, które obecnie dopiero są formułowane i sukcesywniewprowadzane.

Dyrektywa Rady 96/62/EC określa ramy do ustanowienia kryteriów jakości powietrza orazdo monitorowania i prowadzenia oceny jakości powietrza w krajach członkowskich. Nakładarównież obowiązek tworzenia planów i programów naprawczych dla obszarów, na którychjakość powietrza nie odpowiada przyjętym kryteriom. Zgodnie z założeniami dyrektywyramowej, podstawę do wszelkich działań z niej wynikających stanowią wyniki ocenypoziomów stężeń zanieczyszczeń w powietrzu lub ich osiadania na podłożu. Wymagania orazkryteria stosowane przy ocenie jakości otaczającego powietrza, w odniesieniu do konkretnychsubstancji, określają dyrektywy pochodne. Celem ocen jakości powietrza są: ochrona zdrowia,ochrona ekosystemów lub roślin. Oceny oraz wynikające z nich działania odnoszone są dojednostek terytorialnych nazywanych strefami, obejmujących obszar całego kraju. Zgodnie zprojektami nowych uregulowań prawnych, opracowanych w ramach realizowanego obecnieprocesu dostosowania systemu monitoringu jakości powietrza do wymagań Wspólnotowych,strefę stanowi obszar miasta i aglomeracji o liczbie mieszkańców powyżej 250 tysięcy lubobszar powiatu nie wchodzący w skład aglomeracji. Poziomy odniesienia dla stężeństanowią tzw. „wartości progowe”, z którymi porównuje się stężenia danego zanieczyszczeniana obszarze strefy, i z którymi wiążą się odpowiednie wymagania co do podejmowaniadziałań. Dla potrzeb ustalenia odpowiedniego sposobu oceny jakości powietrza wposzczególnych strefach, Wojewoda dokonywać będzie przynajmniej co 5 lat klasyfikacjistref, odrębnie pod kątem poziomu każdej substancji, wyodrębniając strefy, w których:

- przekroczone są poziomy dopuszczalne,- poziom substancji nie przekracza poziomu dopuszczalnego i jest wyższy od górnego

progu oszacowania,- poziom substancji nie przekracza górnego progu oszacowania i jest wyższy od dolnego

progu oszacowania,

103


- poziom substancji nie przekracza dolnego progu oszacowania.Wojewoda co roku dokonywał będzie oceny poziomu substancji w powietrzu w danej

strefie, a następnie klasyfikacji stref, w których poziom:- choćby jednej substancji przekracza poziom dopuszczalny powiększony o margines

tolerancji,- choćby jednej substancji mieści się pomiędzy poziomem dopuszczalnym, a poziomem

dopuszczalnym powiększonym o margines tolerancji,- substancji nie przekracza poziomu dopuszczalnego.Górny oraz dolny próg oszacowania oznacza procentową część dopuszczalnego poziomu

substancji w powietrzu, która zostanie określona w odpowiednich przepisach. Dla stref, w których poziom choćby jednej substancji przekracza poziom dopuszczalny powiększony o margines tolerancji, wojewoda, po zasięgnięciu opinii starosty, określać będzie programochrony powietrza, mający na celu osiągnięcie dopuszczalnych poziomów substancji w powietrzu. W przypadku ryzyka występowania przekroczeń dopuszczalnych lubalarmowych poziomów substancji w powietrzu w danej strefie, wojewoda, po zasięgnięciuopinii właściwego starosty, określi w drodze rozporządzenia plan działań krótkoterminowych,w których ustalane będą działania mające na celu zmniejszenie ryzyka wystąpienia takichprzekroczeń oraz ograniczenia skutków i czasu trwania zaistniałych przekroczeń.

Oceny jakości powietrza dokonywane będą w ramach państwowego monitoringuśrodowiska. Wymagany jest przy tym dobór odpowiedniego sposobu wykonywania ocenjakości powietrza w danej strefie, stosownie do stopnia zurbanizowania obszaru orazdotychczas występującego zanieczyszczenia. Obowiązujący sposób oceny uzależniony jestwięc od wyników klasyfikacji stref. Wyłącznie na podstawie pomiarów dokonywane są oceny w aglomeracjach i innych strefach, w których poziom danej substancji w powietrzu jestwyższy od górnego progu oszacowania, a nie przekracza poziomu dopuszczalnego oraz, w których poziom substancji przekracza poziom dopuszczalny. W pozostałych strefach, obokpomiarów, których program może być mniej intensywny, dopuszcza się także inne technikioceny, jak modelowanie matematyczne czy obiektywne metody szacowania.

Odpowiednie zaplanowanie docelowego systemu ocen bieżących wymaga znajomościstanu zanieczyszczenia powietrza na danym obszarze. Pierwszym krokiem do utworzeniasystemu zgodnego z wymaganiami dyrektyw UE jest dokonanie wstępnej ocenyzanieczyszczenia powietrza na obszarze wszystkich stref. W Województwie Świętokrzyskimw 2000 r. przystąpiono do opracowania takiej oceny, klasyfikacji stref oraz kierunkówmodernizacji monitoringu powietrza na potrzeby ocen bieżących, które wykonywane będą w trybie przewidzianym w tworzonych obecnie nowych, spójnych z Unią Europejskąunormowań prawnych. W ocenie wstępnej jakość powietrza, zgodnie z powołanymi wyżejwytycznymi, określana jest dla następujących substancji zanieczyszczających: dwutleneksiarki, dwutlenek azotu, pył zawieszony, tlenek węgla, benzen i ołów.

Dotrzymanie unijnych standardów jakości powietrza może okazać się najbardziej trudne w odniesieniu do pyłu, bowiem wartości graniczne stężeń tej substancji obowiązujące w UE,w porównaniu ze stężeniami dopuszczalnymi dotychczas obowiązującymi w Polsce, są o wiele bardziej rygorystyczne. Obecnie funkcjonująca w Polsce norma, ma wyższe wartościdopuszczalne i w związku z tym w Gminie Włoszczowa nie są notowane przekroczeniadopuszczalnych emisji substancji zanieczyszczających powietrze.

Do dyrektyw unijnych, które mają istotny wpływ na kształtowanie się nowych, tworzonychobecnie uregulowań prawnych, odnoszących się między innymi do ochrony powietrza, należyDyrektywa Rady nr 96/61/WE w sprawie zintegrowanego zapobiegania i ograniczania zanieczyszczeń (IPPC), wprowadzająca obowiązek posiadania przez podmiotygospodarcze prowadzące działalność mieszczącą się w określonych kategoriach, pozwoleniazintegrowanego na korzystanie ze środowiska. W trakcie wydawanych pozwoleń

104


uwzględniany będzie wpływ zanieczyszczeń na wodę, powietrze i ziemię w sposóbkompleksowy. Przepisy formułują kilka podstawowych wymagań, jakim powinnoodpowiadać pozwolenie. Przede wszystkim powinno ustalać indywidualne normydopuszczalnej emisji z uwzględnieniem zasady najlepszej dostępnej techniki oraz zawieraćpostanowienia, których celem będzie zapobieganie transferowi emitowanych zanieczyszczeńdo innego elementu środowiska.

Obok negatywnych wpływów na środowisko, jakie związane są z produkcją przemysłową i wytwarzaniem energii w procesach cieplnych - coraz poważniejsze zagrożenia dlaśrodowiska powoduje transport. Pomimo poprawiającego się stanu technicznego pojazdówuczestniczących w ruchu drogowym oraz coraz powszechniej stosowanych przyjaznychśrodowisku rozwiązań technologicznych barierą dla poprawy jakości powietrza na tereniemiejskim jest zbyt mała przepustowość ulic i brak preferencji dla transportu publicznego.

Ocena jakości powietrza w Województwie Świętokrzyskim w analogicznym okresie możeokazać się mniej korzystna, w odniesieniu do wymagań określonych dyrektywami UniiEuropejskiej, ponieważ wyznaczone tam wartości progowe są bardziej rygorystyczne,zwłaszcza w odniesieniu do zanieczyszczeń pyłowych.

W związku z integracją Polski z Unią Europejską konieczne będzie więc dotrzymywanieobowiązujących norm i dopuszczalnych wartości emisji do środowiska substancjiszkodliwych, które jak już wspomniano są bardziej rygorystyczne w przepisach unijnych. W celu dotrzymania tych norm, działania w Gminie Włoszczowa, w zakresieprzyszłościowego zaopatrzenia w energię, powinny być ukierunkowane według scenariuszamaksimum lub minimum. Scenariusze zakładają przede wszystkim gazyfikację gminy orazwykorzystanie odnawialnych zasobów energii przy jednoczesnych nakładach na rzeczprocesów termomodernizacyjnych.

5.8. Możliwości wykorzystania skojarzonego wytwarzania ciepła i energiielektrycznej z istniejących nadwyżek i lokalnych zasobów paliw i energii

Na terenie Miasta i Gminy Włoszczowa nie istnieje jedno centralne źródło ciepła i wszystkie istniejące na terenie gminy źródła ciepła to małe kotłownie wbudowane,indywidualne lub duże kotłownie pracujące dla własnych potrzeb lub potrzeb odbiorcówzewnętrznych. Obecnie system ciepłowniczy istnieje tylko we Włoszczowie przy czym systemten nie zasila wszystkich odbiorców ciepła w mieście. Wszystkie istniejące kotłownie naterenie gminy wytwarzają ciepło do celów grzewczych i przygotowania ciepłej wodyużytkowej mieszkańców. Ważniejsze kotłownie zostały zmodernizowane również pod kątemwytwarzania ciepła do celów grzewczych i nie prowadzono prac związanych ze skojarzonymwytwarzaniem ciepła i energii elektrycznej. Zainstalowane w małych lokalnych kotłowniachkotły przystosowane są do wytwarzania medium energetycznego o niskich parametrach. W związku z powyższym obecnie nie ma technicznych możliwości wykorzystania lokalnychźródeł ciepła do skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej.

Przyszłościowe plany związane z budową zestawów kogeneracyjnych (małe indywidualnezestawy do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła) wymagałyby zainteresowania zarównoodbiorców energii jak i przyszłych inwestorów, gotowych zainwestować środki finansowe.Nakłady finansowe przy budowie układów skojarzonych są rzędu 5 tys. PLN/kW. W przypadku skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła muszą istnieć obiekty,które posiadają możliwie równomierne i równoległe zapotrzebowanie na ciepło i energięelektryczną w ciągu całego okresu eksploatacji. Warunek taki jest konieczny w celu jaknajszybszego zwrotu poniesionych nakładów inwestycyjnych.

105

Documents

5. Możliwości dostawy energii w mieście i gminie do roku 2020 · 2015-12-08 · energia wodna, energia wiatrowa, energia geotermalna, produkcja energii z biomasy, biogazu i biopaliw